简 介： 测试了化学整流电路，发现如果负载为300欧姆的时候，输出信号并没有被整流。 但更换了变压器以及负载之后，出现了整流效果。 随着化学整流进行， 输出的直流电也逐步减小了。晃动电极，可以恢复一定的蒸馏能力。

关键词： 化学整流

§01 化学整流

1.1 实验背景

  在 水滴二极管 中测试了基于铝膜和铁钉在小苏打溶液中的单向整流效果。 但这个过程只是在稍后再测量时，可以看到整流的效果已经明显减弱了。

  在 公众号 TSINGHUAJOKING 水滴二极管 推文中之后，有同学给出可以通过检索
  Electrolytic Rectifier 找到相关的实验。

网上查了一下还有一个名字叫做electrolytic rectifier电解整流器，其制作方法最早出现在20世纪初期（1913年）出版的一本书上，改进版出现在1928年并被申请成了美国专利，这种整流器对诸如温度等的环境变化很敏感。而且还说现在的电解电容实际上是从电解整流器发展而来的。除了电化学整流器，以前还有汞弧整流器、真空电子管整流器、机械整流器等等。

1.1.1 网络文献

  在 Borax or Baking Soda Rectifier and the glow. 给出了基于铝箔+硼砂溶液（小苏打溶液）形成的整流电路。 不但可以整流，而且在此过程中还能够发出淡淡的绿色光芒。

  文章对于化学整流中的电压电流信号进行了记录。 下图中的（1）信号是在少量铝箔浸润在容易中形成的单向导通现象。电极之间具有少了的电容； （2）曲线则是更大的铝箔浸入容易所形成的单向导通信号。可以看到电极之间所形成的更大的电容充放电。 （3）曲线则是记录了半波整流所对应的输出电压信号。

  在 Electrolytic Rectifier 给出了基于化学整流的全波整流装置。 见下图所示：

  三个电极中，两边是两个铝柱， 中间是金属钢柱。由于整流过程中会出现气体，所以在绝缘盖上还有一个通气孔。

  下图显示了不同输入电压下的整流输出。 负载电阻为300Ω。 示波器每隔为10V。

  文章作者测量了这个全波整流电源输出等效内阻大约为10 ~ 20 Ω， 电极之间的电容大约为100 - 200nF。

  在 Introduction [Metallic Rectifiers (1957)] 介绍了早期整流技术， 包括有机械、化学、电极、水银弧等。 化学整流是其中的一种方式。

1.2 实验目的

  下面借助于在 水滴二极管 建立的溶液，使用铝箔和铁钉建立整流电路。观察系统整流效果。

1.2.1 实验步骤

  第一步：建立整流电路，利用电阻为300欧姆作为负载；
  第二步：利用可调交流电压源（50Hz），观察输出电压波形；
  第三步：测量整流电压工作条件，输出内阻以及极间电容参数。

§02 实验过程

背景介绍	IMAGE1	M1	IMAGE2	M2	IMAGE3	M3
在之前的“水滴二极管”中，测试了小苏打电解液中铝箔和铁钉构成的化学整流器。 《》这种方式在早期真空二极管和半导体二极管尚未普及前曾经用于交流电整流。《》现在这种方式早已不在被使用。 下面借助于实验来观察化学整流的效果。		*		*		<

2.1 测试整流

  下面先搭建实验整流电路。

2.1.1 基本测试

搭建整流电路	IMAGE1	M1	IMAGE2	M2	IMAGE3	M3
使用铝箔和膨胀螺栓分别作为化学整流二极管的两个电机。 将它们利用铁夹子固定在溶液中。 铁夹子当做电极连接到旁边的面包板上。		*		>		*
在面包板上，将交流输入电压与化学电极、300欧姆负载串联在一起。 这是连接后的电路。 输入电压则使用一个自耦变压器再加一个1:1的隔离变压器产生。				*		*
下面使用示波器观察300欧姆上的整流电压信号。 调整输入电压大小。 这是在不同输入电压下整流输出。
这个实验结果的确出乎我的意料， 可以看到这个配置下，输出信号并没有展示出任何整流过程。		<

2.1.2 更换变压器

更换变压器	IMAGE1	M1	IMAGE2	M2	IMAGE3	M3
分析前面的实验结果失败的原因，可能是所使用的交流电源问题。 毕竟在之前的实验中，使用化学整流电机是可以驱动电机的。 下面更换变压器，仍然使用原来9V电源中的低压变压器。		>>				>>
果然，更换变压器之后，电机开始运行了。 电极上出现了整流后大量的气泡。 负载也有 原来的电阻修改成电机。 为什么会出现这种变化呢？		>>				>>
随着化学整流进行， 输出的直流电也逐步减小了。 晃动电极，可以恢复一定的整流能力。 可以看到这种装置不仅体积大，性能还会随着时间演变而逐步消退。

※ 总  结 ※

  测试了化学整流电路，发现如果负载为300欧姆的时候，输出信号并没有被整流。 但更换了变压器以及负载之后，出现了整流效果。 随着化学整流进行， 输出的直流电也逐步减小了。晃动电极，可以恢复一定的蒸馏能力。

■ 相关文献链接:

• 水滴二极管
• TSINGHUAJOKING 水滴二极管
• Electrolytic Rectifier
• Borax or Baking Soda Rectifier and the glow.
• Introduction [Metallic Rectifiers (1957)]

● 相关图表链接:

• 图1.1.1 铝箔整流器发出的绿色光芒
• 图1.1.2 测试电压电流波形
• 图1.1.3 化学全波整流
• 图1.1.4 不同输入电压对应的输出整流波形
• 图1.1.5 化学整流装置
• 图1.2.1 实验电路

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